Metabolisme (3)

Front 1

Métabolisme:

Back 1

La somme de toutes les réactions
chimiques se trouvant dans un organisme

Front 2

• Métabolisme énergétique:

Back 2

Ensemble des réactions
chimiques associées à la production et l’utilisation
d’énergie

Front 3

Taux métabolique:

Back 3

Le taux de production et
d’utilisation d’énergie. Ce taux est peut-être
directement estimé par la chaleur produite, ou
indirectement par le taux de consommation d’O2 ou de production de CO2

Front 4

T/F - The metabolic rate and the use of energy are always in homostatsis/equilibrium

Back 4

True

Front 5

___% of the energy that is produced from chemical reaction is released as heat - colorimetry

Back 5

80%

Front 6

Quels types d’énergie sont importants pour le
fonctionnement animal?

Back 6

Mechanical, thermal, electrical, and chemical

Front 7

À quoi sert l’ATP produite?

Back 7

Energy transfer molecule - to enable the breakdown or creation of other molecules within the body

CLASS BRAINSTORM:
- inspiration of air
- cellular functionning
- while sitting, ATP is used for mechanical external energy (movements and interacting with the environment)
- the gradients that travel are travell
- biosyntheze

(1) Biosynthese
(2) Entretien et travail interne
(3) Travail externe

Front 8

Voies de production d’ATP (4 main ones)

Back 8

• ATP libre
• Molécules riches en énergie (phosphocréatine,
phosphoarginine)
• Glycolyse
• Métabolisme mitochondrial
- Phosphorylation oxydative
- β-oxydation
- Métabolisme des acides aminés

Front 9

How much time-worth of free ATP do you have in order to supply the muscles during work?

Back 9

10 - 20 seconds

Front 10

Créatine phosphokinase (CPK) - tampon d’ATP temporel. why?

Back 10

- on a une concentration en phosphocréatine qui est 10x plus que celle de l’ATP; permet l’action pour 20 - 100 secondes.
- c’est pourquoi on dit que la phosphocréatine est un tampon d’ATP temporel.

Front 11

Créatine phosphokinase (CPK) - tampon d’ATP spatial. why?

Back 11

- c’est aussi un tampon d’ATP spatial.
- elle diffuse plus rapidement que l’ATP, parce que le gradient de concentration est plus importante.

Front 12

Which enzyme usually is present in high quantities in the locations of damaged tissue?

Back 12

Créatine phosphokinase (CPK)

Often associated with cellular damage = CPK (training at high intensities = cell damage and muscle damage --> CPK becomes an indicator because it is located in the damaged tissue in high quantities

Front 13

Phosphocréatine - long term or short term
What provides ATP after it is depleted?

Back 13

short term
Cellular respiration

Front 14

Trehalose =

Back 14

2 glucose

Front 15

Lactose =

Back 15

glucose and galactose

Front 16

Sucrose =

Back 16

glucose and fructose

Front 17

Net production of glycolysis?

Back 17

2 ATP and 2 pyruvate + 2 NADH + 2H+

Front 18

What is the formula for glycolysis?
Is glycolysis only anaerobic?

Back 18

Glucose + 2ADP + 2NAD+ → 2ATP + 2Pyruvate + 2NADH + 2H+

NO. It is both anaerobic and aerobic. It can occur in the presence of O2 and without O2.

Front 19

Qu'est-ce que c'est le Phase d’investissement et
phase payante pour le glycolyse?

Back 19

Phase d’investissement: -2 ATP
Phase payante: +4 ATP

Front 20

The 3 irreversible glycolytic reactions:

Back 20

(1) hexokinase
(2) phosphofructokinase (PFK)
(3) Pyruvate kinase (PK)

*sites of regulation for the pathway, acting via mass action effects, allosteric regulation and covalent modification

Front 21

During periods of high intensity, a lot of ATP is broken down to ADP and AMP, affecting mass action ratios for all three regulatory enzymes.

What does AMP and ADP activate?
What does ATP deactivate?

Back 21

AMP and ADP are powerful activators of the PFK enzymatic activity, whereas ATP inhibits PFK as well as PK.

Front 22

What must you maintain in order for glycolysis to continue?

Back 22

NAD+ (redox)

Front 23

PFK inhibited = glycogen ________ ?

Back 23

synthesis

Front 24

Three major hexoses in metabolism?

Back 24

glucose, fructose, galactose

Front 25

La glycolyse anaérobie doit oxyder le

Back 25

NADH en NAD+.

Front 26

Les animaux utilisent principalement la _____ _________ pour produire le lactate

Back 26

lactate
déshydrogénase

Front 27

Hypoxie Environnementale:

Back 27

high altitude 2500m above sea level, depth of the sea as well can have this condition (some turtles can even be located in hypoxic and anoxic conditions
- arises when external O2 levels fall below critical levels for prolonged periods)
Ex. intertidal bivalves closing their shells during tidal cycles

Front 28

Hypoxie Fonctionnelle:

Back 28

perfusion of tissue, and lack of blood to tissues = less O2 reaching the tissues.
- arise when tissue oxygen demands outstrip oxygen delivery from the blood.
Ex. muscle becomes hypoxic during intense exercise. Diving animals experience short term hypoxia in some tissues.
Some turtles use the lactate as a temporal source of energy*

Front 29

LDH (lactate dehydrogenase) reaction can regenerate ____ which is needed to allow glycolysis to continue.

Back 29

NAD+

Front 30

T/F -Lactate can be metabolized and is often used as a substrate to regenerate glucose and glycogen.

Back 30

T

Front 31

Three general mechanisms that animals can use to extend survival during hypoxia/anoxia.

Back 31

(1) reduce their metabolic demands to extend the life of their energy stores - enter into dormancy or reduce the metabolic demands of specific tissues. Ex. turtle supresses its MR at the onset of a dive

(2) Store high levels of glycogen Ex. bivalves have almost half their dry weight as glycogen = anoxia tolerance.

(3) Alter the glycolysis end products to those that are less toxic than lactate
- strombine, alanopine, or octopine (molluscs produce these which are less toxic end products than lactate)

Front 32

La β-oxydation se produit dans ?

Back 32

la matrice mitochondriale

Front 33

L’entrée dans la mitochondrie dépend de la ?

Back 33

longueur

Front 34

__% du NADH et FADH2 proviennent de la β-oxydation, et __% proviennent du cycle de Krebs

Back 34

30%; 70%

About 30% of the energy liberated from FA is derived from the reducing equivalents producedin B-oxidation. 70% derives from oxidation of acetyl CoA in the TCA cycle.

Front 35

What is the goal of beta oxidation?

Back 35

To produce acetyl CoA

Beta-oxidation is the process by which fatty acid molecules are broken down in the mitochondria to generate acetyl-coA, which enters the citric acid cycle, and NADH and FADH2, which are used by the electron transport chain.

Front 36

Les acides gras sont stockés
principalement sous forme de
triacylglycérole

• Vertébrés:
• Insectes:
• Mollusques et crustacés:

Back 36

• Vertébrés: foie, muscle, tissu adipeux
• Insectes: corps gras
• Mollusques et crustacés: hépatopancréas

Front 37

T-F Tissues that use a lot of energy (ie heart and brain) have LOW levels of the TCA enzymes.

Back 37

False- Tissues that use a lot of energy (ie heart and brain) have HIGH levels of the TCA enzymes.

Front 38

Acetyl coa --> impt substrate in ?
Oxaaloacetate --> impt substrate for ?

Back 38

FA synthesis
glucose synthesis

Front 39

_____ est l’accepteur final d’électron et de l’eau est produite - Métabolisme mitochondrial (oxydatif)

Back 39

O2

Front 40

What is the final Krebs cycle metabolic formula?

Back 40

Acétyl CoA + 3NAD+ + GDP + Pi + FAD → 2CO2 +
3NADH + FADH2 + GTP

Front 41

The rate of the TCA cycle is controlled via: (3)

Back 41

(1) regulation of conc of reactants (substates and products)
(2) levels of enzymes
(3) Catalytic activity of enzymes
*Allosteric effectors also regulate the TCA cycle

Front 42

What is the primary purpose of the electron transport system?

Back 42

Mitochondria use reducing equivalents as the substrate for oxidative phosphorylation, a complex pathway that combines oxidation by the electron transport system (ETS) with phosphorylation.

The ETS builds an electrochemical gradient that can be used to drive ATP synthesis and energy-dependent transport processes.

- essentiellement, le cycle du Krebs sert à former les équivalents réducteurs (NADH et FADH2.)
- l’oxydation de ces composés nous donne de l’ATP (énergie.)

Front 43

What is the proton motor force and what are the two major components?

Back 43

The proton gradient formed by ETS has both electrical and chemical components: a pH gradient and a membrane potential. This PROTON MOTOR FORCE is potential energy that can be used to drive other processes, such as ATP synthesis.

Front 44

Qu'est-ce que c'est les sous-produits de ETS?

Back 44

La chaleur et les espèces réactives de l’oxygène (ROS) sont des sous-produits de ETS

Front 45

Le ______ ___ est formé par les électrons qui s’échappent de ETS

Back 45

superoxyde (O2-)

Front 46

Les ROS formés sont très dommageables pour les (3)

Back 46

protéines, lipides et l’ADN

Front 47

Why is an antioxidant mechanism important? Name some examples

Back 47

Antioxidant defense mechanisms counter the toxic and negative effects of ROS (reactive oxygen species)

Antioxidant defense mechanisms include:
- superoxide dismutase (SOD) = consumes superoxide to produce hydrogen peroxide (H2O2)
- Catalase (consume H2O2)
- Glutathion peroxidase (consume H2O2)

Front 48

What are the two parts of oxidative phosphorylation?

Back 48

Oxidative phosphorylation

Combination of:
(1) Oxidation of ETS
(2) Phosphorylation by F1F0 ATPase

*No physical linkage between the two, the two processes are functionally coupled through a mutual dependence on delta P.

Front 49

La force proton motrice (Δp) fournit l’énergie à la (which enzyme)?
•Dépend du (which 2 things?)

Back 49

F1F0 ATPase

pH et du potentiel membranaire

Front 50

C'est quoi le Protéine découplante?

Back 50

mot clé: protéine découplante
- une protéine découplante servent au transport des protons qui servent à générer de l’énergie par l’établissement de la force proton motrice.
- ex: thermogénine; une protéine qui est trouvée chez le tissu brun pour produire de la chaleur par le transport des protons.
- fait référence à la découplage du système de transport et la phosphorylation.

Uncoupled proteins: mitochondria that show high rates of respiration with no ATP production
- impt mechanism to produce heat
*some mammals have specific proteins that facilitate the movement of protons across the inner membrane.
- ex. newborns and hibernators need this mech bc they experience cold stress.

Front 51

Ratio P/O: NADH and FADH2

Back 51

3 pour NADH et 2 pour FADH2

Front 52

La disponibilité des ________ , les demandes
________ et les conditions __________
gèrent les voies métaboliques

Back 52

La disponibilité des nutriments, les demandes
énergétiques et les conditions environnementales
gèrent les voies métaboliques

Front 53

Glycogène est stocké en
•Rendement ATP/poids
•Occupe un espace cellulaire important - T/F

Back 53

granules hydratés
faible
True

Front 54

•Lipides stockés en
•Rendement ATP/poids ___ fois plus élevé

Back 54

gouttelettes anhydres
10 FOIS

Front 55

Energetic status marked by the conc of: (which 3 molecules)

Back 55

acetyl CoA, adenylates, and NADH.

Front 56

"Energy rich" = conc of acetyl CoA, NADH, and ATP are _____ and conc of CoA, NAD+, ADP, and AMP are ____.
Therefore high -energy compounds, such as ATP, acetyl CoA and NADH, ______ glycolysis and stimulate _________ at key regulatory enzymes

Back 56

High
Low
Inhibit
gluconeogenesis

Front 57

When is the PFK enzyme stimulated?

Back 57

le PFK est stimulé lorsqu’il n’y a pas beaucoup d’ATP, ou lorsqu’il y a une quantité élevée d’ADP.

Front 58

PDH (pyruvate dehydrogenase) - What does this enzyme do and where?

What three molecules regulate this enzyme allosterically?

Back 58

regulate the balance between FA and carbs. (mito enzyme)
- ATP, acetyl CoA, and NADH regulate this enzyme allosterically

Front 59

If FA available = what happens to PDH?
What kinase enzyme becomes activated as a result?

Back 59

oxidation incr [ATP], [NADH], [Acetyl CoA] --> inhibit PDH, pyruvate --> gluconeogensis
- activate PDHK = phosphorylated PDH (inactive)

Front 60

If you have depleted energy stores = low concentrations of (what 3 things) therefore what happens to PDH?
What phosphatase is activated?

Back 60

ATP, NADH, and acetyle CoA,

Inhibition on PDH is lessened
- high levels of Ca++ stimulates PDHP --> activates PDH

Front 61

List all the ATP enzyme types (3)

Back 61

• Actinomyosine ATPase
• Na+/K+ ATPase
• Ca2+ ATPase

Front 62

• Actinomyosine ATPase

Back 62

• Cycle de pont actine-myosine

Front 63

• Na+/K+ ATPase

Back 63

• Rétabli les gradients membranaires

Front 64

• Ca2+ ATPase

Back 64

• Transport actif du Ca2+ dans le RS

Front 65

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: 2 ATP par molécule de glucose
(Efficacité métabolique)

Back 65

Glycolysis

Front 66

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: 36 ATP par molécule de glucose (Efficacité métabolique)

Back 66

Mitochondrial metabolism

Front 67

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Taux de production d’ATP - Rapide

Back 67

Glycolysis

Front 68

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Taux de production d’ATP - Lent

Back 68

Mitochondrial metabolism

Front 69

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Dépendant de l’O2 - Non

Back 69

Glycolysis

Front 70

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Dépendant de l’O2 - Oui

Back 70

Mitochondrial metabolism

Front 71

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Diversité des carburants - Hydrates de carbone seulement

Back 71

Glycolysis

Front 72

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Diversité des carburants - Hydrates de carbone, lipides et protéines

Back 72

Mitochondrial metabolism

Front 73

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Taux de mobilisation - Carburants stockés

Back 73

Glycolysis

Front 74

Glycolysis or Mitochondrial metabolism: Taux de mobilisation - Carburants stockés et mobilisés

Back 74

Mitochondrial metabolism

Front 75

La densité des crêtes mitochondriales ne peut pas varier - vrai ou faux

Back 75

FAUX - PEUT VARIER!

Front 76

• Mitochondrial amount: Faible contenue dans les ?

Back 76

muscles glycolytiques
• < 2% du volume intracellulaire

Front 77

Mitochondrial amount: Contenu élevé dans les muscles oxydatifs
___ - ___ fois plus que les muscles glycolytiques

Back 77

3 à 10 fois

Front 78

Le plus élevé chez les ______ et les ________
• ~ __% du volume

Back 78

Le plus élevé chez les insectes et les colibris
• ~ 50% du volume

Front 79

Récupération de la fatigue musculaire requiert:
•Rétablissement des réserves (3 molecules)

Back 79

•Glycogène, phosphocréatine, ATP

Front 80

Récupération de la fatigue musculaire requiert:
Rétablissement des gradients ioniques:

Back 80

•Ca2+ et pH

Front 81

What is the Cori Cycle

Back 81

- muscle derived lactate is imported by the liver, which uses it to resynthesize glucose. Liver glucose is then released into the blood and taken up by muscle, which can be used to produce glycogen.

Front 82

Where is lactate oxidized? What does it become when it is oxidized?

Back 82

red muscle/tissues, heart
Becomes CO2

Front 83

• L’énergie nécessaire au rétablissement postexercice est fournie par le métabolisme anaérobie or aérobie?

Back 83

métabolisme aérobie

Front 84

•Le taux métabolique demeure ______ après l’arrêt d’exercice de haute intensité

Back 84

élevé

Front 85

•Le type de carburants utilisé peut être suivi en mesurant
le ?

Back 85

quotient respiratoire (QR)

Front 86

•QR = ___ produit/___ consommé

Back 86

CO2 produit/O2 consommé

Front 87

QR du glucose =

QR des lipides = (la valeur exacte dépend de la chaine d’acide gras)

QR des protéines = (dépend de l’acide aminé)

Back 87

1.0
0.7
0.85

Front 88

Describe the hummingbirds metabolic regulation

Back 88

Hummingbird metabolic regulation:
- one of the highest mass specific MR in teh animal kingdom
- Actively feeding: uses dietary carbs to fuel flight metabolism (stores extra dietary sucrose as lipid and glycogen)
- Relies on energy stores at night; hypometabolic = body temp falls to reduce metabolic demands
- first flight in the morning is fueled by oxidizing FA from tissue stores
- switches to carbs after first meal has been had
- migration = increase in lipid stores.

Front 89

Do salmon eat during their migration?

Back 89

NO
During migration salmon don't eat, they need to rely on their internal energy stores

Front 90

Describe the process of salmon migration and metabolic transitioning throughout.

Back 90

- Beginning of the trip = high fat stores that are used
- once the fat stores are used the salmon begins to break down endogenous proteins (muscles and intestinal tract)
- it spares the red muscles for steady swimming but uses up the white muscles (fast, high intensity speed).
- aa oxidized in muscles are sent to the liver to be converted to glucose
- late in the migration, glycogen and glucose support the vigourous spawning activity.
- depleted energy stores by the time spawning occurs, death afterwards

Front 91

Les hormones peuvent contrôler la transition métabolique. Name three ways in what hormones can control specifically.
Provide examples of these types of hormones.

Back 91

•Contrôle la PRODUCTION et LIBÉRATION de carburant dans les sites de stockage
•Contrôle la CAPACITÉ du muscle à utilisé les carburants

EX: insulin, glucagon, catecholamines, and glucocorticoids

Front 92

L’insuline et le cortisol contrôle:

Back 92

•La dégradation du glycogène du foie et libération dans le sang

•L’insuline augmente l’utilisation par le muscle en
exportant des transporteurs du glucose dans le
sarcolemme

Front 93

Les triglycérides sont mobilisés
•Des réserves musculaires par la ?
•Des tissus adipeux par la ?

Back 93

lipase musculaire
lipase sensible aux hormones
•Corticotripine, épinéphrine, norépinéphrine et glucagon libère les acides gras

Front 94

O2 Transport - Diffusion
Which kinds of animals use this and provide examples.

Back 94

•Animaux de petites taille à faible taux métabolique
•Ex. vers plats et nématodes

Front 95

O2 Transport - Système cardiovasculaire
Which kinds of animals use this and provide examples

Back 95

•Animaux de plus grande taille et plus actif
•Ex. vertébrés

Front 96

O2 Transport - Système trachéen
Which kinds of animals use this and provide examples

Back 96

•Permet un apport en O2 très élevé
•Ex. insectes + arthropods

Front 97

Capillaires des vertébrés - L’apport aux muscles est fonction: (3)

Back 97

• La densité de capillaire
• Perfusion du muscle déterminé par le tonus des artérioles
• L’affinité de l’hémoglobine pour l’O

Front 98

Le taux de diffusion hors des érythrocytes dépend: (2)

Back 98

• Gradient de pression partielle
• Distance de diffusion

Front 99

Calorimétrie (directe)

Back 99

Mesure de la chaleur produite par un animal

Front 100

Calorimétrie (indirecte) ou respirométrie

Back 100

• Mesure le taux métabolique indirectement estimé
par le taux de consommation d’O2 ou CO2

Front 101

Calorimétrie (indirecte) ou respirométrie - c'est quoi les deux types?

Back 101

Mesure en chambre fermée (eau ou air)
Chambre à volume constant avec trappe à CO2

Front 102

Calorimétrie (indirecte) ou respirométrie: Mesure en chambre fermée (eau ou air)

Back 102

• Mesure du contenu en gaz après une période donnée
dans une chambre sellée
• Moyenne sur une période
• Permets de mesurer de faible taux métabolique

Front 103

Calorimétrie (indirecte) ou respirométrie: Chambre à volume constant avec trappe à CO2

Back 103

L’animal consomme l’O2, le CO2 produit est trappé
chimiquement, la pression de la chambre diminue
• L’O2 injecté nécessaire pour rétablir la pression
correspond au taux métabolique

Front 104

• Mesure de consommation d’O2 ou CO2 en flot
continue

Back 104

• L’animal appauvrit en O2 l’air circulant dans une chambre (ou un masque) ou l’enrichit en CO2
• Suis les fluctuations du TM

Ex. test de VO2
C'est second par second qu'on peut voir les fluctions de taux metabolique (par rapport les autres type de tests qui donnent une moyenne)

Front 105

When is doubly labeled water useful to use as a way to measure metabolic rate? (form of indirect calorimetry)

Back 105

Animals in their environment/free living humans

Front 106

Nommer les cinq diffèrent types de taux métaboliques

Back 106

• Taux métabolique de base (TMB)
• Taux métabolique de routine (TMR)
• Taux métabolique standard (TMS)
• Taux métabolique maximal (TMM ou VO2max)
• Taux métabolique de terrain (TMT)

Front 107

Taux métabolique de base représente quoi?
Mesuré chez les ?

Back 107

Le TMB représente le coût nécessaire pour
maintenir l’animal en vie

endothermes homéothermes
(mammifères et oiseaux)

Front 108

Le taux métabolique de repos est lorsque ?

Back 108

l’état de jeûne ne peut être contrôlé

Front 109

What are the requirements for testing base metabolic rate? The animal must be ...

Back 109

The animal must be
- in its thermoneutral zone
- fasting
- immobile
- in the dark

Front 110

Les organes dits métaboliquement actifs (Taux métabolique de base) - 5

Back 110

Cerveau, coeur, foie, reins, poumons

Front 111

Certains processus cellulaires dominent la
consommation d’O2 (Taux métabolique de base) - nommez-les en ordre (avec des pourcentages)

Back 111

• Na+/K+ ATPase (~ 30%)
• Remaniement des protéines (~ 30%)
• Fuite de proton (~ 20%)
• Pont actine-myosine (~ 5%)
• ~ 10% de l’O2 n’est pas lié au métabolisme mitochondrial

Front 112

Taux métabolique des ectothermes - il y a deux

Back 112

Taux métabolique standard
Taux métabolique de routine

Front 113

Taux métabolique standard - La température des ______ _______ varie en
fonction de l’environnement (pas de thermoneutralité)

Back 113

ectothermes poïkilothermes

Front 114

• Le TM varie en fonction de la température - V/F (Taux métabolique standard)

Back 114

vrai
• La mesure de TM doit donc être standardisée à une
température prédéterminée (25oC est commun)

Front 115

Taux métabolique de routine - quelles types des espèces? Décris cette taux métabolique.

Back 115

• Certaines espèces, comme les poissons, doivent
maintenir une activité locomotrice pour se maintenir en
place
• Les autres conditions sont l’équivalent du TMR des
endothermes

Front 116

Taux métabolique maximum - Décris cette taux métabolique.

Back 116

Consommation d’O2 maximale d’un animal
• Il faut induire une activité maximale
• Exercice chez beaucoup d’animaux
• Exposition au froid chez de petits mammifères

Front 117

Taux métabolique de terrain - Décris cette taux métabolique.

Back 117

Taux métabolique estimé sur le terrain ou dépense
énergétique quotidienne

• Nécessite une méthode où l’animal peut être libre en nature
• Eau doublement marquée avec capture-recapture permet ce genre d’étude
• Une moyenne sur plusieurs jours peut être obtenue

Front 118

Deux variables majeures affectent le taux métabolique des animaux

Les effets de la température s’expliquent par les
effets globaux de la température sur:

Back 118

• La taille corporelle
• La température

- la vitesse du mouvement des molécules,
- les propriétés des protéines comme les enzymes,
- les phospholipides membranaires

Front 119

Surface ∝ (longueur)X
Volume ∝ (longueur)X
Surface ∝ (volume)X

Back 119

Surface ∝ (longueur)2
Volume ∝ (longueur)3
Surface ∝ (volume)2/3

Front 120

What determines an increase in MR - surface area or volume?

Back 120

surface area
If you are 10x as big you will not have a MR 10x as large. It is determined by the surface area of the animal rather than the size.

Front 121

• La “loi” de la puissance ___, la courbe de Kleiber, la courbe de la souris à l’éléphant

Is it a proportional relationship?

Back 121

0.75 (3/4) (Y - basal metabolic rate, X - body mass)
NO